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    二氧化碳排放和碳足跡

    2019-09-13 02:39:28郭久亦翻譯于冰
    世界環(huán)境 2019年4期
    關(guān)鍵詞:足跡化石二氧化碳

    ■文 / 郭久亦 翻譯 / 于冰

    圖1 一組旨在代表幾個(gè)國家人均碳足跡的足跡圖

    眾所周知,全球正在產(chǎn)生越來越多的溫室氣體(greenhouse gas, GHG),主要是二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)。盡管呼吸作用和火山爆發(fā)等自然過程也貢獻(xiàn)了一部分,但溫室氣體主要來源于人類活動(dòng)(如砍伐森林和燃燒化石燃料)的釋放。到目前為止,陸地植物和海洋捕獲了人類向大氣中碳排放的55%,而約45%的碳排放留在大氣中,其中約20%的碳排放將在大氣中停留數(shù)千年。

    關(guān)于二氧化碳排放的最新更新

    圖2顯示1975年至2018年4月大氣二氧化碳的直接測量值,單位為百萬分之一(ppm,每百萬個(gè)干空氣氣體分子中所含二氧化碳分子數(shù))。例如,1干空氣分子對應(yīng)0.000400的二氧化碳分子表示為400ppm。數(shù)據(jù)來自美國國家海洋和大氣管理局(N ational Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)夏威夷莫納羅亞天文臺(tái)。圖2顯示出一種隨時(shí)間而加速的單調(diào)增長。在20世紀(jì)80年代初,平均每年增長0.6±0.1ppm,過去10年的平均增長率為每年2.3±0.6ppm,而2015年至2016年的平均增長率為每年3.5±0.1ppm,這是有記錄以來最高的增長率。

    圖3顯示2015年至2019年3月在更精細(xì)時(shí)間尺度上大氣二氧化碳濃度的數(shù)據(jù)。紅色虛線表示月度濃度平均值,黑線表示在校正平均季節(jié)周期后的濃度。最新數(shù)據(jù)是2019年3月的411.97ppm。

    圖2 1975年-2018年莫納羅亞天文臺(tái)監(jiān)測的大氣二氧化碳濃度

    圖3 莫納羅亞天文臺(tái)監(jiān)測的近期月平均大氣二氧化碳濃度

    圖4展示了歐洲在南極洲開展的冰芯項(xiàng)目的大氣二氧化碳數(shù)據(jù),時(shí)間到80萬年前,包括幾個(gè)冰川時(shí)期。跟蹤了冰河時(shí)期(200ppm的低濃度水平)和較溫暖的間冰期(280ppm左右的較高水平)的二氧化碳水平的峰值和谷值。在整個(gè)過程中,大氣中的二氧化碳含量從未超過300ppm。圖中還顯示與當(dāng)前數(shù)據(jù)的鮮明對比,2017年平均數(shù)據(jù)達(dá)到405.0ppm(黑點(diǎn))。

    2013年,二氧化碳含量有記錄以來首次超過400ppm。最近二氧化碳濃度的不斷上升顯示出其與化石燃料燃燒的關(guān)系是非常穩(wěn)定的,大約60%的化石燃料排放物留在空氣中的簡單前提可以很好地解釋這一點(diǎn)。

    圖4 過去80萬年(包括溫暖期和冰期)二氧化碳濃度

    表1 燃料排放系數(shù) (數(shù)據(jù)來自網(wǎng)絡(luò))

    事實(shí)上,上一次大氣中的二氧化碳含量如此之高是在300多萬年前,當(dāng)時(shí)溫度比前工業(yè)時(shí)代高2-3℃,海平面比今天高15-25米。

    碳足跡分析

    碳足跡的概念是指通過土地清理以及能源、食品、燃料、制成品、材料、木材、建筑、運(yùn)輸和其他服務(wù)的生產(chǎn)和消費(fèi)而排放的溫室氣體總量。為便于比較,總排放量用二氧化碳當(dāng)量表示,即對全球變暖產(chǎn)生同等影響的二氧化碳量。就其本質(zhì)而言,我們無法準(zhǔn)確分解碳足跡的不同組成部分。

    普通人的大部分碳足跡排放來自“間接”來源,即用于生產(chǎn)遠(yuǎn)離最終消費(fèi)者商品的燃料的燃燒。這與直接燃燒燃料產(chǎn)生的“直接”排放不同,例如在汽車或家中。

    對碳足跡的主要影響包括人口、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、能源和經(jīng)濟(jì)碳強(qiáng)度。這些因素是減少碳足跡的主要目標(biāo)。例如,發(fā)電約占二氧化碳排放量的37%。自20世紀(jì)80年代以來,精煉煤生產(chǎn)大大減少了二氧化碳排放量,近年來鋼鐵生產(chǎn)所用能源量減少了50%。

    二氧化碳直接排放:能源的碳足跡

    能源比例構(gòu)成非常有意思,特別要注意的是煤、石油和天然氣等化石燃料的優(yōu)勢。

    由于使用化石燃料發(fā)電,目前電力生產(chǎn)占世界人為二氧化碳排放量的一半。表1顯示了目前世界仍在依靠化石燃料來實(shí)現(xiàn)81.4%的能源生產(chǎn)。由于化石燃料的排放因子要高得多,因此它們占能源二氧化碳排放當(dāng)量的92%。為了減少碳足跡,人類應(yīng)該轉(zhuǎn)向太陽能、風(fēng)能、水電和核能等替代能源。然而,雖然核反應(yīng)堆的發(fā)電成本低并產(chǎn)生可用于海水淡化的大量熱能,但風(fēng)能、太陽能和核能發(fā)電的建設(shè)階段確實(shí)會(huì)有碳排放。

    個(gè)人交通

    二氧化碳間接排放:產(chǎn)品的碳足跡

    在此列出個(gè)人碳足跡的幾個(gè)間接貢獻(xiàn)者:食物

    表3 每日膳食平均溫室氣體排放量(千克二氧化碳當(dāng)量)

    紡織品

    表4 購買每千克紡織品的典型二氧化碳當(dāng)量

    水泥

    水泥是混凝土的主要成分,而混凝土又構(gòu)成了建筑物的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)。因此,它占全球二氧化碳排放量的5%,是僅次于水的第二大消耗物質(zhì)。地球上每個(gè)人平均每年消耗3噸混凝土。.

    如何減少個(gè)人碳足跡

    1.使用非化石燃料能源。

    2.在購買產(chǎn)品時(shí),考慮碳足跡并弄清楚能源效率。

    3.通過拼車、步行、騎自行車和使用公共交通來減少駕駛。

    4.盡量減少新產(chǎn)品的購買,特別是資源密集型、重包裝型產(chǎn)品。

    5.享受極簡主義的生活方式。

    6.減少能源使用,如密封加熱和冷卻管道、增加絕緣、拔掉未使用的電子設(shè)備、晾干衣服、白天關(guān)掉不必要的照明、離家時(shí)關(guān)掉燈等。

    7.在農(nóng)貿(mào)市場、綠色餐廳和健康食品商店,購買來自當(dāng)?shù)氐挠袡C(jī)植物性未加工食品。通過提前計(jì)劃膳食和盡可能多地冷凍來最大限度減少食物浪費(fèi)。

    8.減少用水:購買低流量淋浴和水龍頭,節(jié)水型廁所、洗衣機(jī)、洗碗機(jī),檢查泄漏,購買本地耐旱植物等。

    9.盡可能回收利用。

    10.堆肥食物垃圾。

    11.選擇低能量密集型活動(dòng),例如徒步旅行與跳傘、皮劃艇與動(dòng)力艇進(jìn)行對比選擇活動(dòng)。

    12.使用手動(dòng)割草機(jī)而不是電動(dòng)割草機(jī)。用鏟子清除積雪,而不是用電動(dòng)雪犁。不要用電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)吹樹葉。

    13.在屋頂安裝太陽能板。

    14.在花園里種樹種花。

    15.支持氣候行動(dòng)組織。研究你購買產(chǎn)品的生產(chǎn)公司(尤其是持續(xù)進(jìn)行的購買)。如果他們自己不減少溫室氣體排放、不支持應(yīng)對氣候變化的行動(dòng),那就換家公司吧。

    16.了解更多關(guān)于氣候變化的知識(shí),并與他人分享你所學(xué)到的知識(shí)。

    17.鼓勵(lì)和支持社區(qū)中的溫室氣體減排實(shí)踐。

    圖5 普通美國人碳排放來源示意圖

    圖6 個(gè)人家庭內(nèi)部碳排放示意圖

    二氧化碳減排方案

    《京都議定書》為批準(zhǔn) 《京都議定書》的工業(yè)化國家減少溫室氣體排放制定了具有法律約束力的目標(biāo)和時(shí)間表。2015年12月,195個(gè)國家在《巴黎協(xié)定》中簽署了一項(xiàng)協(xié)議,在本世紀(jì)末之前將全球氣溫上升限制在工業(yè)化前的水平2攝氏度以下。但究竟有多少國家遵守這項(xiàng)協(xié)議呢?全球溫度沒有減弱的跡象。使用碳補(bǔ)償證書和碳稅進(jìn)行貿(mào)易是非常有效的想法,但是從政治上講,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)是曲折的。

    從大氣中提取二氧化碳的技術(shù)

    國際上已提出許多從大氣中提取二氧化碳的技術(shù),例如碳捕集與封存(Carbon Capture and Storage,CCS),但到目前為止,數(shù)十億美元的成本阻礙了這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。最近,加拿大卡爾加里的一家公司(碳工程公司)在比爾·蓋茨(Bill Gates)的支持下,在科學(xué)雜志《焦耳》上宣布,該公司的原型裝置可以將二氧化碳從大氣中提取出來,并將其轉(zhuǎn)化為液態(tài)汽油、柴油或噴氣燃料,成本為94美元/噸,而此前的估計(jì)為800美元/噸。然而,在工業(yè)規(guī)模上建造和運(yùn)營該工廠的碳足跡是多少?在所謂的地質(zhì)工程中,任何方案的成本往往都在10億美元的范圍內(nèi)。重新造林或僅僅提供減少森林砍伐的方案難道不是更好、更便宜嗎?

    結(jié)論

    今天,站在新地質(zhì)時(shí)代的門檻上。發(fā)生的事情是人為造成的。如果人類像往常一樣繼續(xù)使用化石燃料,在未來幾個(gè)世紀(jì)里耗盡其儲(chǔ)量,二氧化碳將不可避免地繼續(xù)上升到1500ppm左右的水平,這對未來來說并不是好兆頭。

    在未來的數(shù)萬年里,大氣將不會(huì)恢復(fù)到工業(yè)化前的水平。圖4不僅傳達(dá)了科學(xué)的測量結(jié)果,而且顯示了今天和過去80萬年之間的驚人差異。它還強(qiáng)調(diào)了這樣一個(gè)事實(shí),即人類具有改變大氣中二氧化碳的巨大能力,從而改變了地球上的氣候。

    金星遭受了失控的溫室效應(yīng),導(dǎo)致其溫度保持在400攝氏度。它的大氣主要是來自熔融巖石碳循環(huán)的二氧化碳。地球的狀況是“人類世”,也就說是地球人類制造的。人類魯莽地燃燒化石燃料,有沒有想過可能有一天地球最終會(huì)像金星一樣?

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